8. Tecnologies de reciclatge mecànic - UdG

8. Tecnologies de reciclatge mecànic
Objectius:
Descriure diversos processos industrials de reciclatge mecànic de plàstics.
Reciclatge d’ampolles de PET i reciclatge de plàstics barrejats.
Separació química de polímers.
Les principals tecnologies per al reciclatge de plàstics s’agrupen en:
a) reciclatge mecànic
b) reciclatge químic
c) recuperació d’energia
Dedicarem aquest seminari al reciclatge mecànic.
Reciclatge mecànic
El reciclatge mecànic no altera voluntàriament l’estructura química del material. El
procés és molt diferent en termoplàstics i en termostables. En el cas de plàstics
termostables, el material es tritura i es reutilitza com a càrrega inerta. En el millor dels
casos pot millorar alguna propietat mecànica del nou material. En canvi, els
termoplàstics es trituren i es tornen a fondre. Els termoplàstics reciclats se solen vendre
en forma de gransa. Tanmateix, poden fabricar-se productes sense passar per aquest
estat intermedi.
En aquest seminari, només tractarem el reciclatge mecànic dels termoplàstics, que
il·lustrarem amb dos exemples: el reciclatge d’ampolles de PET i el reciclatge de
plàstics barrejats.
Reciclatge d’ampolles de PET
Probablement, el reciclatge de les ampolles de PET constitueix el cas més reeixit.
Considerem que l’alimentació consisteix en un subministrament d’ampolles de PET
perfectament seleccionades que normalment estaran formades pels diversos components
que indica la figura 1.
tap
(PE o alumini)
cos
(PET)
etiqueta
(paper o
film de plàstic)
Figura 1. Components d’una ampolla de PET
Tot seguit descriurem un procés patentat per al reciclatge d’aquestes ampolles. Per
entendre’l ens remetem a l’esquema de la figura 2.
- 43 -

Seminaris de Ciència dels Materials Reciclatge dels Materials, © Pere Roura ISBN: 978-84-8458-404-9
PET bottles
Granulator
Hot air
drying
HDPE
PET
Air
classification
Spin drying
Electrostatic
separation
Aluminum
paper and light
contaminants
- 44 -
HDPE
(cap liner)
Hot air
drying
Washing
rinsing
Flotation
Spin drying
Figura 2. Esquema d’un procés patentat de reciclatge d’ampolles de PET
Comentem alguns aspectes del procés:
- Etiquetatge. Normalment és preferible el plàstic, ja que en alguns processos el
paper es pot disgregar en fibres que acaben dispersades al plàstic fos. D’altra
banda, les etiquetes necessiten adhesiu, el qual és un contaminant problemàtic.
- Flotació per diferències de densitat (flotation). En aquest cas és una tècnica que
funcionarà bé ja que s’han de separar pocs materials.
Separació del PET i el PVC
El reciclatge mecànic que hem descrit produirà PET de qualitat sempre que el plàstic
estigui net de contaminants i no s’hi barregin altres plàstics. El PVC té un aspecte molt
semblant al PET. Per tant, un examen visual pot resultar insuficient per separar-los.
D’aquí que es recorri a sistemes d’identificació i separació relativament sofisticats.
Separació d’ampolles senceres
Podem entendre aquest sistema a partir de l’esquema de la figura 3. El punt clau és que
el PVC conté l’àtom de clor en la seva molècula. Aquest àtom es detecta per una tècnica
anomenada fluorescència de raigs X.
PVC +
PET
fluorescència
de raigs-x
PVC
PET pur
+ acolorit
detector
òptic
PET pur
PET acolorit
Figura 3. Detecció del Cl per separar el PET del PVC
Separació per flotació després de la trituració
Com que la densitat d’ambdós plàstics és semblant, la separació per densitat resulta
inviable. S’ha adaptat el mètode de flotació selectiva utilitzat a bastament per
l’enginyeria química (vegeu el requadre) a aquest problema concret.

Seminaris de Ciència dels Materials Reciclatge dels Materials, © Pere Roura ISBN: 978-84-8458-404-9
Flotació selectiva:
És una de les tècniques generals de separació utilitzades en molts camps de l’enginyeria
química (mineria, indústria paperera, etc.). En un bany de flotació selectiva es produeix una
gran quantitat de bombolles per agitació mecànica.
Com que tant el PET com el PVC són hidròfobs, tots dos tendeixen a capturar
bombolles i surarien. Per evitar-ho se sotmet la barreja de plàstics a un tractament en
una dissolució 1%-3% de NaOH a 80ºC (vegeu la figura 4). El resultat és una
disminució de la hidrofobicitat del PET que, ara, no capturarà les bombolles. Aquest
serà, doncs, el plàstic que quedarà al fons del tanc de flotació, mentre que el PVC surarà
amb l’escuma.
Aquest procediment és tan eficient que s’arriba a obtenir gairebé el 100% de PET amb
una barreja inicial amb el 70% de PVC.
PVC/PET
líquid
bombolla
partícula
hidròfoba
TRITURACIÓ
d < 10 mm
TRACTAMENT
EN NaOH
- 45 -
FLOTACIÓ
Figura 4. Flotació selectiva de PET i PVC
empenta
Una partícula hidròfila tendeix a mullar-se perquè l’energia de la interfície aigua-sòlid és
menor que la de l’aigua-aire. Per tant, «repel·leix» les bombolles. El contrari ocorre amb
una partícula hidròfoba, la qual s’adhereix a les bombolles que l’empenyen cap amunt
pel principi d’Arquímedes. Com a resultat, el bany queda cobert per una escuma en la
qual suren les partícules hidròfobes, mentre que les hidròfiles queden al fons.
PET
PVC
Reciclatge de plàstics barrejats
Del conjunt de plàstics reciclables que se separen amb la recollida selectiva, les garrafes
i ampolles de HDPE i les ampolles de PET es recuperen fàcilment i es reciclen. La
fracció que queda constitueix encara un volum important que resulta difícil de separar
per la varietat tant de productes com de plàstics. Hi ha tècniques per processar aquests
plàstics barrejats i obtenir-ne productes de plàstic de secció molt gruixuda (figura 5).
líquid

Seminaris de Ciència dels Materials Reciclatge dels Materials, © Pere Roura ISBN: 978-84-8458-404-9
Figura 5. Les llates del banc són perfils extrudits de plàstics barrejats
El procés patentat REVIVE, que detallem en la figura 6, admet una barreja de plàstics
lliure de ferro, material orgànic, vidre i pedres. Tanmateix, tolera una concentració
d’impureses (alumini, paper) de < 5%.
Figura 6. Esquema del procés patentat de reciclatge de plàstics barrejats REVIVE
Probablement, una part del paper i paper d’alumini s’extreu amb el separador pneumàtic,
però essencialment el conjunt del material triturat i barrejat entra a la unitat de fusió, on
la fracció plàstica fon. Com que els diversos plàstics no es dissolen entre si, són
perfectament identificables en l’estructura del producte final, tal com es veu en la figura
7, que correspon a la fotografia d’una secció del material (zones clares i fosques).
Figura 7. Tall transversal d’un perfil extrudit de plàstics barrejats.
Fixeu-vos en la gran quantitat de porus a la part central
- 46 -

Seminaris de Ciència dels Materials Reciclatge dels Materials, © Pere Roura ISBN: 978-84-8458-404-9
El material té un aspecte de «conglomerat» (lumper) en el qual destaca el nucli més
porós. Aquests porus es generen durant la solidificació. No és tant una característica de
la barreja de plàstics com de la gran secció de la peça (també apareixerien en objectes
de plàstic verge si la secció fos prou gran).
Separació mecànica de plàstics barrejats
La fabricació de «conglomerats» de plàstic pot servir per reutilitzar la fracció menys
valuosa dels plàstics reciclables. Tanmateix, la qualitat del material és molt inferior. Hi
ha processos de separació «mecànica» automatitzats en fase de desenvolupament. El de
la figura 8 n’és un exemple.
Figura 8. Esquema d’un procés de separació automàtica de reciclables
Podem intuir com se separen els diversos components:
- Ferro: separació magnètica
- Paper: per desintegració (pulping)
- Alumini: per densitat
- Plàstics: PVC - per electrostàtica
PS - per densitat
PP, PE, PET?
L’inconvenient principal és que es tracta d’un sistema complex que necessita una
inversió inicial elevada. Per poder-la recuperar s’ha d’assegurar un subministrament
regular de reciclables. Aquesta és una dificultat compartida amb els sistemes de
reciclatge químic que comentarem en el seminari següent.
Separació «química» de plàstics barrejats
Consisteix a dissoldre selectivament els diversos plàstics. Des del punt de vista de la
qualitat del material, és la tècnica idònia per les raons següents:
- es recuperen els polímers purs,
- es recuperen els additius.
Una barreja de PVC, PS, PP, LDPE, HDPE i PET es pot separar amb una eficiència del
99% dissolent-los en xilè a mesura que la temperatura es va incrementant per etapes. En
la taula I indiquem les temperatures utilitzades per a la dissolució selectiva en xilè dels
diversos polímers.
Polímer Temperatura ºC
- 47 -

Seminaris de Ciència dels Materials Reciclatge dels Materials, © Pere Roura ISBN: 978-84-8458-404-9
PS ambient
LDPE 75
HDPE 105
PP 120
PVC 138
PET i insolubles ---
Taula I. Temperatura de dissolució de diversos polímers en xilè
Recentment, la indústria del PVC ha desenvolupat un procés de dissolució selectiva que
s’ha aplicat amb èxit als residus de cablejat elèctric. Es recupera el 70% de tot el
material: polímer, coure, càrregues, i segons l’empresa el cost és equiparable al de
l’abocador.
Tot i que aquest mètode s’anomena separació química, no es tracta de cap tècnica de
reciclatge químic, ja que no s’altera voluntàriament l’estructura de les molècules del
polímer.
- 48 -